运载火箭系统:尽显大力士的英雄本色

□ 本刊记者 任 旼

作为我国第一枚结构外形非全对称的大型运载火箭，“长三丙”火箭面临最大的考验是飞行过程中的平衡问题。为了解决这一难题，设计师们根据多年研制经验，反复分析研究，多次探讨和试验，对一级尾段进行了重新设计，实现了捆绑两枚助推器，并安装两枚尾翼的要求，从而增大了火箭的安全余量，并在非轴对称运载火箭研制方面取得了八项技术突破。

作为“长征三号甲”（简称“长三甲”）系列火箭中的重要一员，“长三丙”火箭的研制成功标志着“长三甲”系列火箭终于形成了一个完整的系列，构成了我国高轨道运载能力最大、适应性最强的火箭群体。“长三丙”火箭的研制成功也使我国高轨道运载能力的分布梯度更加合理，提高了“长征”系列运载火箭在国际卫星发射服务市场的竞争力，为我国航天事业的进一步发展创造了更好的条件。“长三丙”火箭的研制成功为我国非轴对称构型运载火箭的发展奠定了技术基础，摸索出了一套行之有效的设计方法，开辟了一条新的发展之路。

相比“嫦娥一号”任务先将卫星发射到地球附近的过渡轨道，再经过卫星自身多次调整进入地月转移轨道——奔月轨道，“嫦娥二号”任务是由运载火箭将卫星直接送入近地点200公里、远地点38万公里的地月转移轨道。这对运载火箭提出了新的要求，推力要求更大，入轨精度和控制精度要求更高，特别是地月转移轨道发射技术是“嫦娥二号”任务研制的关键技术，也是中国航天史上首次实现这一技术。为此，与上一发“长三丙”火箭相比，此次执行任务的“长三丙”共有30多项技术状态变化。

受任伊始，“长三丙”就面临着两项严峻的技术挑战：一是地月转移轨道设计和多窗口发射技术；二是准时发射技术，提高火箭的可靠性。准时发射难一直是低温火箭一个固有的问题。为了保证 “嫦娥二号”能够在35分钟的窗口内发射成功，研发团队采取各种可靠性措施。针对箭体“出汗”的问题，“长三丙”火箭研发团队采取了防结露措施，对进箭口连接方式进行改进设计，极大地提高了防结露的效果。对推进剂利用系统冗余设计进行改进，利用系统的传感器采用“双点双线”的新型设计，消除单点环节，以确保推进剂得到有效使用，确保了火箭的运载能力。动力测控故障诊断系统是为了确保准时发射而采取的技术创新和改进系统。这一智能系统预先设定了可能出现的所有故障模式以及相应的应对措施。它不仅保障了“长三丙”的准时发射，也必将为后续的火箭发射任务保驾护航，持续利用的价值很大。除了以上三项技术创新和改进，“长三丙”火箭研发团队还实现了起飞触点冗余措施、连接器脱落措施、地面向箭体增压改进措施等总共九大项的技术改进措施。研发团队从产品自身的改进和预案的完善、制定两方面保证了准时发射，成功破解了“长三丙”火箭所面临的第二个技术难题。

质量是火箭的生命，也是发射成功的根本保证。针对“长三丙”火箭此次执行的特殊任务，火箭研制队伍在质量管理上采取了严上加严措施，充分辨识和防范风险。从元器件环节，“长三丙”火箭执行了严格的质量控制，在同批次产品中筛选优质产品装箭，确保用质量最好的产品执行“嫦娥二号”任务。为了确保“长三甲”系列火箭型号研制生产中发生的质量问题归零措施在这发火箭上得到有效落实，型号组织对“长三甲”系列火箭2007年10月至今发生的质量问题以及其他型号近期发生的质量问题，全部进行举一反三，采取了必要的改进措施。

针对此次火箭发射只有连续三天的三个发射窗口的特点，设计师系统增加了测试的强度，加严考核，单机通电时间比以往火箭增加了20小时以上。控制系统对每个发射窗口的软硬件进行了系统考核。在出厂测试中，增加总检查14次，增加分系统测试项目28项，全面考核了火箭在发射窗口期间的软硬件产品技术状态。“长三丙”火箭进场后，发射试验队紧密围绕发射场测试、发射工作这一主线，以及确保嫦娥二号卫星“准时发射”、“准确入轨”的工作目标开展质量工作。发射试验队重点围绕技术状态变化在发射场落实、火箭最终状态确认以及五个百分之百在发射场落实情况等三个主题，开展16项专题复查，确保运载火箭系统在“嫦娥二号”任务飞行试验中“不留隐患、成功发射、准确入轨、万无一失”。

航天科技集团公司六院承担了“嫦娥二号”任务的火箭系统所有动力系统的研制任务，尤其是担负着卫星变轨任务的490N双组液体推进剂变轨发动机，成为保证月球探测获得成功的关键技术之一。因此，发动机的可靠性是关键。绕月探测工程选用的运载火箭已经多次发射成功。然而，发动机研制团队依然对在数百次试车、百余次飞行中曾出现的问题进行反复全面的梳理，以严谨的工作态度，深挖细究，找出了发动机需要进行可靠性增长的项目。对于火箭系统所有研发团队来说，“可靠性”早已不仅仅是各种指标的表述，更重要的是“细节决定成败，质量决定成败”已经成为发动机研制过程中不可逾越的信条。